Естественное очищение водоемов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ СПО «Дмитровский рыбопромышленный колледж»

Реферат

по теме: «Естественное очищение водоемов»

Выполнила: студентка 311 группы

Максимова Алёна Викторовна

Проверила: Гуськова Лариса Михайловна

2012

План

Введение

Живые организмы и биоценозы

Процесс естественного очищения

Заключение

Введение

Самоочищение водоемов - способность водоемов в результате воздействия совокупности естественных процессов восстанавливать после загрязнения природные свойства водоема.

Во все времена вода считалась бесценной влагой жизни. И хотя далеко позади те годы, когда брать ее приходилось в речках, озерах и нести за несколько километров к дому на коромыслах, по-прежнему бережно относится к воде человек, заботясь о чистоте природных водоемов, о хорошем состоянии колодцев, колонок, водопроводных систем. В связи с постоянно растущими потребностями промышленности и сельского хозяйства в пресной воде со всей остротой встает проблема сохранения существующих водных ресурсов. Ведь пригодной для нужд человека воды, как показывают статистические данные, не так уж много на Земном шаре.

В последние годы введены в строй многие мощные очистные сооружения, увеличена эффективность очистки стоков, сбрасываемых в водоемы, возросла ответственность хозяйственных органов. Многотрудной задачей, потребовавшей миллиардных затрат, явилась защита р. Волги и Урала, оз. Байкал и других наших водоемов от промышленных загрязнений. Вода в нашей стране -- всенародное достояние, и забота о ней должна быть всенародной и постоянной. От рационального использования водных ресурсов, от бережного, экономного отношения к ним зависит не только развитие промышленного и сельскохозяйственного производства, но также быт, здоровье людей сегодня и в будущем.

Важнейшее свойство воды -- ее непрерывный круговорот. В нем как бы два круга -- горизонтальный и вертикальный. Обмен вод в горизонтальном направлении осуществляют морские течения и реки. Одно лишь могучее океаническое течение Гольфстрим переносит за год на тысячи километров с юга на север в 25 раз больше воды, чем все реки суши.

Вертикальный круговорот слагается из испарения с поверхности океанов, морей, озер и атмосферных осадков, выпадающих и на водную поверхность, и на сушу.

Огромные объемы воды пропускают живые организмы, используя ее для жизненных процессов. Ни один жизненный процесс в организме человека или животных не может совершаться без воды и ни одна клетка не в состоянии обойтись без водной среды. С участием воды протекают практически все функции организма. Так, испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, вода принимает участие в процессах терморегуляции.

Живые организмы и биоценозы

Отдельные живые организмы существуют в природе не сами по себе, они объединены в сложные сообщества -- экологические системы, или биогеоценозы (биоценозы), как их предложил называть один из основателей отечественной экологии, академик В. Н. Сукачев. Природные экосистемы -- они включают элементы живой и неживой природы, то есть живые организмы и физическую среду их обитания,-- бывают водными и наземными. Есть морские и лесные экосистемы, рек и озер и т. д. Несмотря на то, что каждая из них имеет свои характерные признаки, все экосистемы объединяют общие принципы построения и деятельности. Проследим их на примере одной из наиболее изученных водных экосистем -- пруда.

У живых организмов, населяющих водоем, существует строгое разделение труда. Одни, так называемые продуценты -- это водная растительность (камыш, водоросли, кувшинка) специализируются на производстве органического вещества, которое они строят в процессе фотосинтеза из простых неорганических соединений. Растения выполняют и другую важнейшую функцию -- насыщают воду кислородом, делая ее пригодной для жизни всех водных организмов. Другой тип обитателей водоемов -- потребители (консументы) -- использует готовое органическое вещество. Это мелкие рачки, водяные черви, рыбы, моллюски. Наконец, есть еще одна категория живых существ-- микроорганизмы, осуществляющие разложение отмерших животных и растений, а также разнообразных отходов. Фактически это санитары водоемов.

Эти три основные «профессии» можно встретить в самых различных экосистемах на суше и в воде. Еще один общий принцип организации биоценозов заключается в том, что все живые существа в них объединены в так называемые пищевые цепи. Они тесно переплетаются друг с другом, создавая сложнейшую структуру водного биоценоза, которая обеспечивает нормальное протекание основных процессов круговорота энергии и вещества в водоеме.

Схематическое изображение экологической системы пруда: 1 -- неорганические и органические соединения, 2 -- растительность, 3 -- фитопланктон, 4 -- растительноядные (донные формы), 5 -- зоопланктон, 6 -- хищники, 7 -- хищники второго порядка, 8 -- бактерии и грибы, осуществляющие разложение органических остатков. Обмен веществ системы осуществляется за счет солнечной энергии. Внизу -- схема пищевых цепей водоемов

Представим теперь, что водоем чем-то загрязняется. Если это вещества природного происхождения -- белки, жиры, углеводы, аминокислоты, попадающие в водоем в результате жизнедеятельности и отмирания водных организмов, а также с бытовыми сточными водами,-- то они, как правило, не представляют проблемы для водных экосистем. Они способны переработать эти органические вещества до простых конечных продуктов -- углекислого газа, воды, минеральных солей. Происходит процесс естественного самоочищения водоема от загрязнения, в нем участвует весь водный биоценоз, причем каждый организм имеет свою стратегию и тактику борьбы с загрязнением.

Процесс естественного очищения

Первым удар наносит огромный отряд микроорганизмов. Бактерии, водные грибы, а также некоторые водоросли вытягивают из воды и разлагают содержащиеся в ней органические вещества, используя их как источник питания.

Далее на пути загрязнения встают организмы следующего звена пищевой цепи -- простейшие (инфузория-туфелька). Она питается бактериями, причем каждая может уничтожить за час до 30 тысяч бактериальных клеток. Простейшие играют в экосистемах ответственную роль: поедая бактерии, они тем самым противостоят их неограниченному размножению, регулируют численность бактерий, поддерживая ее на оптимальном уровне. Здесь мы видим проявление важного общеэкологического закона: потребление любого звена пищевой цепи стимулирует его размножение.

Инфузория-туфелька в час уничтожает до 30 000 бактериальных клеток.

Большую роль в самоочищении водоемов от загрязнения играют организмы-фильтраторы, к которым относятся моллюски. Эти раковинные животные способны процеживать через свой организм огромные (по сравнению с размером своего тела) объемы воды, отфильтровывая из нее при этом взвешенные частицы и выбрасывая их в виде комочков, оседающих на дно. Только в одном Волгоградском водохранилище моллюски профильтровывают ежегодно 840 км3 воды, изымая из нее 44 миллиона тонн взвешенного вещества, 41,8 миллиона тонн оседает потом на дно, а 2,2 миллиона тонн моллюски усваивают в процессе питания.

По принципу биологического фильтра работают и ракообразные -- мелкие рачки, входящие в состав зоопланктона. В частности, дафнии могут пропускать через свой организм примерно такое же количество воды, как и моллюски, освобождая ее не только от взвешенных частиц, но и от различных микроорганизмов. А среди них могут быть и возбудители таких опасных заболеваний, как холера, тиф, дизентерия, туберкулез.

Сравнительно недавно был открыт новый интересный агент естественного самоочищения природных вод от бактериального загрязнения. Им оказался представитель того же царства бактерий -- вибрион бделло-вибриобактериоворус. Несмотря на свои микроскопические размеры (1--2 микрона), он ведет себя как настоящий хищник по отношению к своим собратьям-бактериям. Многочисленные исследования показали, что хищная бактерия бделловибриобактериоворус широко распространена в почве и водоемах Европы, Азии, Африки и Америки и способна разрушать различные микроорганизмы, в том числе и многие болезнетворные. Таким образом, время пребывания патогенных микробов в природных водах весьма ограниченно, поскольку на «чужаков» набрасываются коренные жители водоемов и быстро уничтожают их.

Итак, каждый водный организм вносит свою лепту в общее дело борьбы с загрязнением, в результате формируется вода, пригодная как для питья, так и для жизни обитателей водоема. Тот факт, что естественное самоочищение водоемов может идти только с участием всех водных организмов, служит проявлением общего принципа организации живой материи, получившего, по выражению американского ученого Г. Фёрстера, название «биологики», или «логики коалиций». Суть принципа в том, что целое представляет собой нечто большее, чем просто сумма частей, или, как пишет Фёрстер, биологические элементы «при объединении способны совершить то, чего каждый из них в отдельности не мог бы достичь». Эту своего рода «силу коллектива» прекрасно иллюстрируют естественные биоценозы. Они построены из отдельных сравнительно простых элементов, дающих при объединении качественно новое системное состояние.

Выгоду кооперации и сотрудничества в природе можно продемонстрировать на многих примерах. Вот некоторые из них, может быть, менее известные. Многие водные организмы выделяют в воду продукты своей жизнедеятельности. Кажется непонятным, зачем они отдают на сторону свое «кровное». Сейчас ученые склоняются к тому мнению, что в естественных условиях одни организмы выделяют биологически активные вещества, нужные для других организмов, и это способствует регуляции взаимоотношений в природных сообществах. Например, продукты жизнедеятельности водных растений стимулируют рост бактерий в воде. Некоторые из веществ, выделяемых различными позвоночными и беспозвоночными животными, можно рассматривать как химические сигналы, обеспечивающие общение между отдельными особями.

Еще один пример, свидетельствующий о том, что для популяции (группы) микроорганизмов характерны кооперативные свойства, которые на уровне отдельных клеток не проявляются. Существуют бактерии, живущие только в бескислородных условиях, для них кислород -- страшный яд! И вот оказалось, что некоторые из этих бактерий имеют ферменты, способные осуществлять дыхание клетки с помощью кислорода, что в конечном итоге ведет к ее гибели. На первый взгляд это может показаться непонятной ошибкой эволюции, закрепившей у бактерий явно неблагоприятное для них свойство. Одна из гипотез объясняет это явление с позиции не отдельных клеток, а всей популяции. Предположим, что она попала в губительные для нее кислородные условия. Тогда та часть клеток, которая имеет упоминавшийся фермент, поглотит этот вредный для всех газ, содержание кислорода в данном участке среды понизится, и это даст возможность остальным бактериям выжить.

В естественных условиях все живые организмы являются членами того или иного природного «коллектива». Конечно, объединяясь в такие сообщества, отдельные особи теряют часть своей независимости, но взамен приобретают нечто несравненно более важное -- возможность выжить в трудных условиях естественного отбора.

Природные экосистемы отличаются необычайным разнообразием составляющих их элементов и высокой сложностью структуры. И чем выше в них численность организмов каждого вида, чем богаче видовой состав живого населения, тем больше число связей между отдельными видами, тем сложнее структура биоценоза и тем устойчивее вся система в целом. Если в таком сложном ансамбле произойдет где-то прорыв (выйдут из строя какие-то его элементы), то он будет подстрахован другими организмами, которые возьмут на себя функцию выбывшего звена. Теоретически высокое разнообразие составляющих элементов означает более длинные пищевые цепи, что создает большие возможности для действия отрицательной обратной связи, уменьшает размах колебаний в системе и обеспечивает ее поддержание в равновесном состоянии.

Заключение

Эти сложнейшие природные системы (скажем, те же водные экосистемы) сталкиваются и с загрязняющими веществами, обладающими вредным действием на живые организмы, -- ядохимикатами, нефтепродуктами, тяжелыми металлами, различными отходами промышленного производства.

Среди них искусственно созданные человеком соединения, к встрече с которыми природные сообщества не подготовлены всем ходом эволюции. Исход поединка вредных веществ и обитателей водоема зависит от чувствительности организма. Действие химического загрязнения весьма многообразно: оно способно выводить из строя различные ферментные системы организма, нарушать функции дыхания, пищеварения, подавлять его условно рефлекторную деятельность. Но загрязнение может действовать и не столь прямо. Так, американскими учеными недавно было установлено, что многие морские бактерии обладают способностью улавливать местонахождение взвешенных в воде органических частиц, служащих им источником питания, и двигаться по направлению к ним. В присутствии углеводородов, например, керосина, клетки теряют свою подвижность и умирают голодной смертью буквально в двух шагах от пищи.

Среди наиболее уязвимых водных организмов находятся и дафнии, это связано со спецификой их питания: процеживая через себя воду, эти рачки концентрируют в своем теле находящиеся в ней вещества. Поэтому они реагируют уже на ничтожные количества токсического вещества в воде и первыми гибнут от загрязнения, уступая место более устойчивым организмам. Такие высокочувствительные организмы играют роль тех слабых звеньев, по которым постепенно разрушаются пищевые цепи.

Так обедняется видовой состав водного биоценоза -- вместо прежнего богатства форм жизни в водоеме остается небольшое число видов, способных жить в условиях высокого загрязнения (в самых грязных водоемах после гибели всех высокоорганизованных живых существ полноправно царствуют лишь одни микроорганизмы). В таком виде экосистема уже не в состоянии справляться со своей важнейшей функцией самоочищения и формирования полноценного качества воды. Этим и объясняется наблюдаемая в некоторых случаях полная гибель водоемов, превращающихся в скопище не переработанных отходов.

самоочищение естественный водоем

Список литературы

1. Ю. В. Новиков. «Сохраняйте чистоту водоемов»

2. И. Сутокская ст. «Природа борется с загрязнением»

3. Н.Ф. Винокурова и В.В. Трушин «Глобальная экология»

4. Ю.Л. Хотунцев «Экология и экологическая безопасность»

Размещено на Allbest.ru